用電池作為備份電源并不是新鮮事,目前已經(jīng)有很多種電池備份電源體系了,例如基本的120/240VAC和數百瓦功率的臺式PC短期備份電源體系,船舶、混合動(dòng)力汽車(chē)或全電動(dòng)型汽車(chē)使用的數千瓦特種車(chē)船備份電源體系,電信體系和數據中心使用的電網(wǎng)級數百千瓦備份電源體系(參見(jiàn)圖1)…等等。雖然電池化學(xué)組成和電池技術(shù)領(lǐng)域的進(jìn)步引起了很大的關(guān)注,但是對于一個(gè)可行和根據電池的備份體系而言,還有一個(gè)同樣要害的部分,那就是電池管理體系(BMS)。
根據電池的備份電源非常適合從數千瓦到數百kW功率的固定及移動(dòng)使用,可為多種使用可靠和有效地供電。
為能量存儲使用完成電池管理體系時(shí)有很多應戰,其解決方案絕不是從小型、較低容量電池包的管理體系簡(jiǎn)單“擴展”而成。相反,需要新的、更加復雜的戰略以及要害的支持組件。
應戰的起點(diǎn)是,要求很多要害電池參數的丈量值具備高準確度和可信度。此外,子體系的規劃必須是模塊化的,以能夠按照使用的特定需求對配置進(jìn)行定制,還要考慮可能的擴展要求、全體管理問(wèn)題以及必要的維護。
較大型存儲陣列的工作環(huán)境還帶來(lái)了其他重大應戰。在逆變器電壓很高/電流很大并因此而產(chǎn)生電流尖峰的情況下,BMS還必須在噪聲極大的電氣環(huán)境而且常常是溫度很高的環(huán)境中供給精確、共同的數據。此外,BMS還必須針對內部模塊和體系溫度丈量值供給廣泛的“精細”數據,而不是有限的幾項粗略的總計數據,因為這些數據對于充電、監督和放電而言是至關(guān)重要的。
因為這些電源體系的重要作用,因此它們的工作可靠性具有與生俱來(lái)的要害性。要把上面這個(gè)很容易表述的目標變成現實(shí),BMS必須確保數據準確度和完整性以及連續的健康評估,這樣BMS才能持續采取所需行動(dòng)。完成堅固的規劃和可靠的安全性是一個(gè)多級過(guò)程,BMS必須針對所有子體系預期可能出現的問(wèn)題、執行自測試并供給故障檢測,然后在備用模式和工作模式選用恰當的行動(dòng)。最后一個(gè)要求是,因為高壓、大電流和大功率,所以BMS必須滿(mǎn)足很多嚴格的監管標準要求。
體系規劃將概念轉變成真實(shí)世界的成果
雖然監督可再充電電池從概念上看很簡(jiǎn)單,只需將電壓和電流丈量電路放在電池端子處即可,但現實(shí)中的BMS卻很不一樣,要復雜得多。
堅固的規劃始于對各節電池的全面監督,這對模仿電路功用提出了一些重要要求。電池讀數需要達到毫伏和毫安級準確度,電壓和電流丈量值必須是時(shí)刻同步以核算功率。BMS必須評估每次丈量的有效性,因為它需要最大限度提高數據完整性,同時(shí)BMS還必須識別錯誤或有問(wèn)題的讀數。BMS不能忽視不尋常的讀數,因為這種讀數也許表明有潛在問(wèn)題,但同時(shí),BMS又不能根據有錯誤的數據采取行動(dòng)。
